package demo1;

import java.util.*;

public class BinaryTree {
    static class TreeNode{
        public char val;
        public TreeNode left;
        public TreeNode right;
        public TreeNode(char val) {
            this.val = val;
        }
    }

    public TreeNode createTree() {
        TreeNode A = new TreeNode('A');
        TreeNode B = new TreeNode('B');
        TreeNode C = new TreeNode('C');
        TreeNode D = new TreeNode('D');
        TreeNode E = new TreeNode('E');
        TreeNode F = new TreeNode('F');
        TreeNode G = new TreeNode('G');
        TreeNode H = new TreeNode('H');
        A.left = B;
        A.right = C;
        B.left = D;
        B.right = E;
        E.right = H;
        C.left = F;
        C.right = G;
        return A;
    }
    // 前序遍历: 根 -> 左子树 -> 右子树
    public void preOrder(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return;
        }
        System.out.print(root.val + " ");
        preOrder(root.left);
        preOrder(root.right);
    }
    List<Character> list = new ArrayList<>();
    public List<Character> preorderTraversal_For(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return list;
        }
        list.add(root.val);
        preorderTraversal_For(root.left);
        preorderTraversal_For(root.right);
        return list;
    }

    public List<Character> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Character> list = new ArrayList<>();
        if(root == null) {
            return list;
        }
        list.add(root.val);
        List<Character> listLeft = preorderTraversal(root.left);
        list.addAll(listLeft);
        List<Character> listRight =preorderTraversal(root.right);
        list.addAll(listRight);
        return list;
    }
    public List<Character> preorderTraversalNor(TreeNode root) {
        List<Character> list = new LinkedList<>();
        if(root == null) {
            return list;
        }
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        TreeNode cur = root;
        TreeNode top = null;
        while(cur != null || !stack.empty()) {//只要二叉树还有节点没有处理，循环就会持续。
            while (cur != null){//一直将当前节点的左子树节点依次压入栈中，直到左子树遍历完。
                stack.push(cur);
                list.add(cur.val);//上面访问到了根，紧接着将其结点存入列表中
                cur = cur.left;
            }
            //此时cur的左子树已经遍历完了，开始遍历右子树
            top = stack.pop();//这模拟的是递归回退的过程
            cur = top.right;//通过循环来进行处理当前右子树
        }
        return list;
    }
    // 中序遍历：左子树 -> 根 -> 右子树
    public void inOrder(TreeNode root){
        if(root == null) {
            return;
        }
        inOrder(root.left);
        System.out.print(root.val + " ");
        inOrder(root.right);
    }
    public List<Character> inorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Character> list = new ArrayList<>();
        if(root == null) {
            return list;
        }
        List<Character> listLeft = inorderTraversal(root.left);
        list.addAll(listLeft);
        list.add(root.val);
        List<Character> listRight = inorderTraversal(root.right);
        list.addAll(listRight);
        return list;
    }
    public List<Character> inorderTraversalNor(TreeNode root) {
        List<Character> list = new LinkedList<>();
        if(root == null) {
            return list;
        }
        TreeNode cur = root;
        TreeNode top;
        Stack<TreeNode> stack = new Stack<>();
        while (cur != null || !stack.empty()){
            while (cur != null) {
                stack.push(cur);
                cur = cur.left;
            }
            top = stack.pop();
            list.add(top.val);
            cur = top.right;
        }
        return list;
    }
    // 后序遍历：左子树 -> 右子树 -> 根
    public void postOrder(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return;
        }
        postOrder(root.left);
        postOrder(root.right);
        System.out.print(root.val + " ");
    }
    public List<Character> postorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Character> list = new ArrayList<>();
        if (root == null) {
            return list;
        }
        List<Character> listLeft = postorderTraversal(root.left);
        list.addAll(listLeft);
        List<Character> listRight = postorderTraversal(root.right);
        list.addAll(listRight);
        list.add(root.val);
        return list;
    }

    private static int size= 0;
    // 获取树中节点的个数
    public int size1(TreeNode root) {//用计数的方式 -> 遍历
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        size++;
        size1(root.left);
        size1(root.right);
        return size;
    }
    public int size(TreeNode root) {//子问题 -> 树的结点 = 左子树的结点 + 右子树的结点 + 1（root）
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        return size(root.left) + size(root.right) + 1;
    }

    // 获取叶⼦节点的个数
    private static int count = 0;
    public int getLeafNodeCount1(TreeNode root){//遍历思路 -> 左右子树都为null
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        if(root.left == null && root.right == null) {
            count++;
        }
        getLeafNodeCount1(root.left);
        getLeafNodeCount1(root.right);
        return count;
    }
    public int getLeafNodeCount(TreeNode root){//子问题 -> 树的叶子结点 = 左子树的叶子节点 + 右子树的叶子节点
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        if(root.left == null && root.right == null) {
            return 1;
        }
        return getLeafNodeCount(root.left) + getLeafNodeCount(root.right);
    }

    //获取第K层节点的个数
    public int getKLevelNodeCount(TreeNode root,int k){
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        if(k == 1) {
            return 1;
        }
        return getKLevelNodeCount(root.left,k - 1) + getKLevelNodeCount(root.right,k - 1);
    }
    // 获取⼆叉树的⾼度
    public int getHeight(TreeNode root){//子问题 -> 左子树与右子树深度的最大值 + 1（root）
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        return Math.max(getHeight(root.left),getHeight(root.right)) + 1;
    }
    // 检测值为val的元素是否存在
    public TreeNode find(TreeNode root, int val){
        //当root为null时，也就没有val，返回null
        if(root == null) {
            return null;
        }
        //当匹配成功，就返回当前结点
        if(root.val == val) {
            return root;
        }
        //到这里说明没有匹配成功，访问左子树有没有
        TreeNode ret = find(root.left,val);//如果没有匹配成功，则ret为null
        //ret不为null，则返回找到的结点
        if(ret != null) {
            return ret;
        }
        //到这里说明左子树也都没有匹配成功
        ret = find(root.right,val);//开始在右子树找
        return ret;//找到了ret就是匹配的结点，没有就是null
    }
    //层序遍历
    public void levelOrder(TreeNode root){
        //当root为null时，就没有结点，直接返回
        if(root == null) {
            return;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();//创建队列，将结点存储到队列中
        //从父亲结点开始，放入队列中
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {//当将二叉树中的元素全部pop，此时queue为空，层序遍历完了
            TreeNode cur = queue.poll();//将队列中最上面的元素取出
            System.out.print(cur.val+" ");//打印
            //将其输出的左边的结点存入队列中（不为空）
            if(cur.left != null){
                queue.offer(cur.left);
            }
            //将其输出的右边的结点存入队列中（不为空）
            if(cur.right != null){
                queue.offer(cur.right);
            }
            //最后再通过循环将所有的结点的左右依次存入队列中，输出。
            //A -> B C(A的左右) -> D E(B的左右) F G(C的左右) -> H(E的右)
        }
    }
    //区分每层的数据
    public List<List<Character>> levelOrderPlus(TreeNode root) {
        List<List<Character>> ret = new ArrayList<>();
        if(root == null) {
            return ret;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {//当将二叉树中的元素全部pop，此时queue为空，层序遍历完了
            List<Character> curRow = new ArrayList<>();//每层创建一个新的列表

            //用来判断每层的个数。从父亲结点A一个 -> 经过while(size != 0)循环，列表中存入B D两个元素，列表中个数也就是2 -> 同理依次类推
            int size = queue.size();//进行分行处理，

            while (size != 0){
                TreeNode cur = queue.poll();//将队列中最上面的元素取出
                curRow.add(cur.val);//将这一层的元素存入当前列表中
                //将其输出的左边的结点存入队列中（不为空）
                if(cur.left != null){
                    queue.offer(cur.left);
                }
                //将其输出的右边的结点存入队列中（不为空）
                if(cur.right != null){
                    queue.offer(cur.right);
                }
                size--;
            }
            ret.add(curRow);//将这一层的列表存入列表中
        }
        return ret;//返回这个二维列表
    }

    //判断⼀棵树是不是完全⼆叉树
    public boolean isCompleteTree(TreeNode root){
        if(root == null) {
            return true;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();
            if(cur == null){
                break;
            }else {
                queue.offer(cur.left);
                queue.offer(cur.right);
            }
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            if(queue.poll() != null) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    //判断是否一样的树
    public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
        //1、两个根结点一个为空，一个不为空 -> 返回false
        if((p == null && q != null) || (p != null && q == null)) {
            return false;
        }
        //2、两个根结点都为空，返回true
        if(p == null) {
            return true;
        }
        //两个都有值，但不相等，返回false
        if(p.val != q.val) {
            return false;
        }
        //返回其左子树和右子树的情况
        return isSameTree(p.left,q.left)&&isSameTree(p.right,q.right);
    }
    //判断是否为其子树
    public boolean isSubtree(TreeNode root, TreeNode subRoot) {
        if(root == null) {
            return false;
        }
        //判断整棵树是否是一样的
        if(isSameTree(root,subRoot)){
            return true;
        }
        //看左子树是否存在是一样的
        if(isSubtree(root.left,subRoot)){
            return true;
        }
        //看右子树是否存在是一样的
        return isSubtree(root.right, subRoot);//左右子树都没有一样的子树，就返回false
    }
    //翻转二叉树
    public TreeNode invertTree(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return null;
        }
        if(root.left == null && root.right == null){
            return root;
        }
        TreeNode temp = root.left;
        root.left = root.right;
        root.right = temp;
        invertTree(root.left);
        invertTree(root.right);
        return root;
    }

    //对称二叉树
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return false;
        }
        //主要是判断左子树和右子树是否是对称的
        return isSymmetricChild(root.left,root.right);
    }
    public boolean isSymmetricChild(TreeNode LeftRoot,TreeNode RightRoot) {
        //左子树和右子树的根只有一个根为null，返回false，既不是对称二叉树
        if((LeftRoot == null && RightRoot != null) || (LeftRoot != null && RightRoot == null)) {
            return false;
        }
        //左子树和右子树的根都为null，返回true
        if(LeftRoot == null) {
            return true;
        }
        //当左子树和右子树的根都不为null，但值不相等，返回false，既不是对称二叉树
        if(LeftRoot.val != RightRoot.val){
            return false;
        }
        //继续判断左子树的左边是否等于右子树的右边&&左子树的右边是否等于右子树的左边
        return isSymmetricChild(LeftRoot.left,RightRoot.right) && isSymmetricChild(LeftRoot.right,RightRoot.left);
    }

}
